БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЯЩЕНКО

2.2. Влияние параметров автомобиля на безопасность движения

2.2.1. Параметры транспортных средств

Автомобильный подвижной состав разделяется на грузовой, пассажирский и специальный. Мотоциклы составляют отдельную группу транспортных средств.

К грузовому подвижному составу относятся грузовые автомобили, автомобили-тягачи, прицепы и полуприцепы; к пассажирскому – автобусы, легковые автомобили, пассажирские прицепы и полуприцепы (применяются в аэропортах). К специальному – автомобили, прицепы и полуприцепы, предназначенные для выполнения различных, преимущественно нетранспортных, работ (буровая установка на автомобильном 'шасси, пожарный автомобиль и др.).

Грузовые автомобили подразделяются на автомобили общего назначения и специализированные. Автомобили общего назначения имеют неопрокидывающийся кузов и используются для перевозки грузов всех видов, за исключением жидких, без тары. Специализированные автомобили приспособлены для перевозки определенных видов грузов (автоцистерны, цементовозы и др.).

Пассажирские автомобили в зависимости от конструкции и вместимости подразделяются на легковые автомобили и автобусы.

Автомобильный подвижной состав подразделяется на дорожный,

предназначенный для дорог общей сети, и внедорожный – для использования вне дорог (карьерные самосвалы, вездеходы).

Все автомобили характеризуются колесной формулой, состоящей из двух чисел, первое из которых – общее число колес, второе – число ведущих колес. Например, автомобиль ВАЗ-2108 имеет колесную формулу 4x2, а ГАЗ-66 – 4x4.

Все автомобили характеризуются следующими основными параметрами.

Габаритные параметры. К ним относятся длина, ширина, высота транспортного средства, база (расстояние между осями), колея (расстояние между колесами одной оси), дорожный просвет (расстояние между дорогой и низшей точкой транспортного средства), наименьший радиус поворота.

Параметры массы. Полная масса – масса снаряженного транспортного средства с грузом, водителем и пассажирами, установленная предприятием-изготовителем в качестве максимально допустимой. За полную массу состава транспортных средств, т.е. сцепленных транспортных средств, движущихся как одно целое, принимается сумма полных масс транспортных средств, входящих в состав.

41

Грузоподъемность – наибольшая масса перевозимого груза, указанная в технической характеристике транспортного средства.

Сухая масса – масса незаправленного и неснаряженного транспортного средства.

Собственная масса – масса транспортного средства в снаряженном состоянии без нагрузки. Слагается из сухой массы, массы топлива, масла, охлаждающей жидкости, инструмента, принадлежностей и обязательного оборудования.

Коэффициент использования массы – отношение грузоподъемно-

сти транспортного средства к его собственной массе.

Тяговые свойства характеризуют способность транспортного средства двигаться с высокой скоростью или преодолевать участки дорог с повышенным сопротивлением движению. Зависят от величины силы тяги на ведущих колесах при разных скоростях движения транспортного средства. Показатели тяговых свойств: максимальная скорость движения, время разгона до определенной скорости, время прохождения заданного участка с места, наибольший преодолеваемый уклон и др.

Тормозные свойства. К ним относятся тормозной путь, остановочный путь, замедление.

Устойчивость – свойство транспортного средства противостоять заносу, скольжению и опрокидыванию.

Управляемость – свойство транспортного средства обеспечивать движение в направлении, заданном водителем.

Проходимость – свойство транспортного средства двигаться по неровной труднопроходимой местности, не задевая за неровности нижним контуром кузова.

Топливная экономичность характеризуется количеством топлива, израсходованного на участке пути (обычно л/100 км), и количеством топлива, израсходованного на единицу транспортной работы (обычно г/т-км). Топливная экономичность транспортного средства определяется мощностью, развиваемой двигателем, его техническим состоянием, техническим состоянием трансмиссии, потерями на трение в ней, загрузкой транспортного средства, режимом движения (равномерный или неравномерный), квалификацией водителя, дорожными условиями и некоторыми другими факторами.

2.2.2. Компоновочные параметры автомобиля. Динамический коридор

Параметры транспортного средства. Они определяются его габаритными размерами (длиной, высотой, шириной) и массой. Эти параметры не остаются постоянными в процессе движения, что связано с динамикой перемещения отдельных точек транспортного средства в

42

вертикальной и горизонтальной плоскостях. Максимальные значения длины, высоты и ширины транспортного средства регламентированы соответствующими документами и составляют: 24; 3,8; 2,5 м.

Длина и взаиморасположение отдельных внешних точек транспортного средства определяют его профильную проходимость и маневренность.

Профильная проходимость (рис. 2.5) характеризует способность транспортного средства преодолевать неровности пути, препятствия и выписываться в дорожные габариты. Оценочными параметрами профильной проходимости являются: дорожный просвет hпр, передний и задний llp и lз свесы, углы переднего и заднего свеса αпр, βпр, радиус продольной ρпр и поперечной ρ'пр проходимости. Кроме того, для автопоездов оценочными параметрами являются углы гибкости (рис. 2.6) в вертикальной α и горизонтальной плоскостях β, т.е. максимальные углы возможного отклонения осей сцепного и тягового устройства.

Рис. 2.5. Геометрические показатели проходимости автомобиля

Рис. 2.6. Углы гибкости автопоезда в вертикальной и горизонтальной плоскостях

43

Маневренность транспортного средства характеризует его способность изменять направление движения в горизонтальной плоскости на минимальной площади. Показателями маневренности (рис. 2.7) являются ширина коридора движения на повороте Вн и минимальный радиус поворота наружного управляемого колеса Rн. Увеличение длины приводит к снижению маневренности и к ухудшению характеристик транспортного потока.

Рис. 2.7. Показатели маневренности:

а – одиночного автомобиля; б – тягача с полуприцепом; RB – радиус поворота внутреннего колеса; ВА – база автомобиля; ВП – база прицепа

Ширина транспортного средства определяет коридор движения, т.е. ширину полосы проезжей части, необходимой транспортному средству при движении по условиям безопасности (рис. 2.8). Увеличение занимаемого коридора движения объясняется отклонением транспортных средств от прямолинейного движения с увеличением скорости.

Рис. 2.8. Коридор движения:

а – на однополосной дороге; б – на двухполосной дороге; ВА – статическая ширина автомобиля; ВД – динамическая ширина

автомобиля; ВК – коридор движения; С – зазоры безопасности

44

Чем выше скорость, тем больше занимаемый коридор Вк движения (рис. 2.9) и тем, следовательно, шире полоса движения требуется транспортному средству с позиций безопасности движения:

где К – эмпирический коэффициент, принимаемый равным от 0,01... 0,05; п – показатель степени, принимаемый равным или меньше единицы в зависимости от типа транспортного средства; С – зазор безопасности, принимаемый 0,3 – 1 м в зависимости от типа транспортного средства.

Рис. 2.9. Зависимость ширины коридора ВК движения от скорости движения транспортных средств:

1 – грузовые автомобили; 2 – легковые автомобили; ВП.Д. – ширина полосы движения

Коридор движения автопоезда при достижении сравнительно высокой скорости (40 км/ч и более) в результате поперечных колебаний прицепа в горизонтальной плоскости может достигнуть значения, угрожающего безопасности движения. Причем опасность возникает не только для других участников движений, но и для автопоезда в результате потери устойчивости прицепа, ухудшения управляемости всего автопоезда. Кроме того, эти колебания вызывают значительные нагрузки на элементы автопоезда, особенно на тягово-сцепное устройство, что может привести к его поломке. Повышение критической скорости по условиям устойчивости автопоезда достигается увеличением базы прицепа (полуприцепа) и смещением центра тяжести к сцепному устройству.

Высота транспортного средства определяет его проходимость под искусственными сооружениями по дороге, устойчивость, аэродинамические характеристики. В зависимости от высоты, расположения и вида груза меняется центр тяжести автомобиля. Кроме того, на показатели устойчивости влияет распределение массы по осям, которое зависит не только от вида и расположения груза, но и от компоновки автомобиля. Следовательно, e заднеприводных автомобилей соотношение масс, приходящихся на передние и задние колеса, различно.

45

Вероятность потери устойчивости автомобиля снижается при равенстве нагрузок на передние и задние колеса, уменьшении отношения высоты центра тяжести к ширине колеи, увеличении удельной мощности, общей массы, отношения общей массы к массе груза и т.д. (рис. 2.10). Существующие ограничения по массе, приходящейся на ось автомобиля, продиктованы, кроме того, необходимостью сохранения дорожных покрытий.

Рис. 2.10. Зависимости вероятности дорожно-транспортного происшествия от: 1 – общей массы GA; 2 – отношения общей массы GA к массе груза Gr; 3 – отношения ширины колеи В к высоте hц центра тяжести

Контрольные вопросы

1.Основные параметры автомобилей.

2.Что определяет профильную проходимость и маневренность автомобиля?

3.Что такое коридор движения транспортного средства?

4.От чего зависит занимаемый коридор движения?

5.Что влияет на повышение критической скорости автопоезда?

2.3. Скорость и аварийность. Тормозные свойства транспортных средств

2.3.1. Скорость и аварийность транспортных средств

Дорожное движение обладает качествами, которые возникают в результате совокупных действий элементов, системы ВАДС. Качества – это такие свойства, характеристики того или иного явления, без которого это явление не может быть самим собой. Каковы же эти качества?

Процесс дорожного движения возник, существует и развивается в связи с тем, что у человека появились потребность и возможность передвигаться, перевозить пассажиров и грузы при помощи транспортных средств. Характерной чертой развития этого процесса является стремление осуществлять передвижение с возможно более высокой скоро-

46

стью. Скорость – главная характеристика механического движения. Следовательно, скорость перемещения необходимо признать важнейшим качеством дорожного движения. Чем выше скорость, тем выше производительность автомобиля, эффективность его использования, выше качество ДД.

Максимальная скорость, с которой может двигаться транспортное средство, ее предел, определяется мощностью двигателя, динамическими свойствами автомобиля. Но реальная скорость движения значительно ниже этого предела и ограничивается опасностью совершения ДТП.

Если водитель не сумеет (или не пожелает) двигаться с такой скоростью, которая позволяла бы ему располагать достаточным временем для оценки сложившихся обстоятельств, то возникает обстановка, при которой он фактически лишается возможности контролировать движение автомобиля.

Итак, водитель руководствуется естественным стремлением двигаться с возможно более высокой скоростью. Этому стремлению противостоят опасность совершения дорожно-транспортного происшествия и необходимость ограничения скорости во избежание создания аварийной обстановки.

Присмотримся к различным видам ДТП и определим, каким образом их возникновение связано со скоростью. Почему совершаются наезды или столкновения? – Потому что водитель своевременно не снизил скорость автомобиля до предела, при котором он бы мог безопасно проехать препятствие или остановиться. Почему автомобиль заносит или он опрокидывается? – Потому что возникают центробежные силы (опять же непосредственно связанные с превышением скорости), которые нарушают нормальное сцепление колес с дорогой.

Для каждой конкретной ситуации, определяемой дорожными условиями, совершенством транспортного средства, подготовленностью водителя, существует определенный уровень скорости, превышение которого обязательно приводит к дорожно-транспортному происшествию.

ДТП всегда связаны с превышением такого предела скорости, который является безопасным для конкретной сложившейся в данный момент ситуации.

Только скорость порождает опасность. Нет скорости, нет движения – не может возникнуть опасность возникновения ДТП. Безопасность дорожного движения в любых условиях может быть обеспечена за счет снижения скорости. Ограничение скорости обязательно приводит к сокращению количества дорожно-транспортных происшествий, но при этом наносит прямой ущерб тому качеству, ради которого, собственно, и существуют транспортные средства, – времени доставки грузов и пассажиров, а следовательно, неэкономическим показателям работы транспорта.

47

Определение оптимальных скоростных режимов является весьма сложной проблемой, которая требует ответственного очень квалифицированного решения.

Если обеспечение абсолютной безопасности ДД в современных условиях является задачей нереальной, то возникает вопрос, какой уровень безопасности следует рассматривать в качестве цели воздействия на процесс дорожного движения?

Количество транспортных средств и численность населения из года в год непрерывно возрастают. Это обстоятельство, естественно, увеличивает вероятность возникновения ДТП. Для общества в целом и для конкретного человека в частности в конечном итоге главным является уменьшение вероятности оказаться в числе пострадавших при ДТП независимо от того, какими темпами развивается автомобилизация.

Во всех странах превышение скорости – одна из причин ДТП. Анализ причин ДТП убедительно свидетельствует о влиянии скорости на показатели аварийности. Показатель аварийности равный 1 соответствует аварийности при скорости движения 60 км/ч (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Влияние скорости на показатели аварийности:

1 – относительные потери от ДТП; 2 – относительное число ДТП

Большое значение имеет правильное определение уровня ограничения скорости на опасных участках дороги. Для решения этой задачи необходимо провести определение скорости движения 150–200 автомобилей и провести статистическую обработку результатов наблюдений. В таблице 2.1 приведены результаты измерения скорости 187 автомобилей на опасном участке дороги. Из таблицы видно, что скорость движения автомобилей изменяется в диапазоне от 35 до 70 км/ч, при средней скорости транспортного потока в 50 км/ч.

48

Для принятия решения об уровне ограничения скорости необходимо по данным колонки 5 табл. 2.1 построить кумулятивную кривую. На этом графике можно определить уровень скорости 85% обеспеченности, который рекомендуется принимать при введении ограничения скорости

(рис. 2.12).

В данном случае на опасном участке дороги рекомендуется установить ограничение скорости 60 км/ч.

Рис. 2.12. Выбор уровня ограничения скорости

Опасна не только высокая скорость, но и резкие изменения скорости движения на участках дороги. Классическим методом выявления опасных участков на дороге является применение коэффициентов безопасности. Коэффициент безопасности характеризует отношение скоростей движения на смежных участках дорог, поэтому потенциально опасными местами являются участки дорог, на которых происходит резкое падение скорости движения. Это возможно по следующим причинам: недостаточная видимость, скользкое покрытие и уменьшение коэффициента сце-

49

пления, сужение дороги и уменьшение пропускной способности, движение по кривой малого радиуса, наличие пересечений в одном уровне.

2.3.2. Тормозные свойства транспортных средств

Средняя скорость автомобиля, отражающая совокупность его динамических свойств, завит от возможности быстрой остановки автомобиля. Надѐжные и эффективные тормоза обеспечивают уверенное движение автомобиля с большой скоростью и в месте с тем необходимую БДД. Эффективность торможения зависит от конструкции и состояния тормозных устройств, конструкции и состояния шин, типа и состояния дорожного покрытия, величины уклона дороги и других параметров.

Взаимодействие колѐс с опорной поверхностью есть результат действия нормальных сил PZ (прижимающих колесо к дороге) и касательных сил PX; PY (сил трения между колесом и дорогой). Тормозная эффективность во многом зависит от трения в зоне контакта шины с опорной поверхностью. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью определяется трением покоя и трением скольжения отдельных элементов колеса и опорной поверхности относительно друг друга и называется сцеплением колеса с дорогой. Различают коэффициент продольного сцепления φx=Rx/Rz и коэффициент поперечного сечения φy=Ry/Rz (где Rx, Ry, Rz – соответственно продольная, поперечная и нормальная реакции опорной поверхности).

Значения φ меняются в зависимости от состояния покрытия, начальной скорости торможения и степени проскальзывания колеса относительно дороги (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Изменение коэффициента сцепления (φx):

1 – состояние покрытия (а – сухое покрытие, в – начало дождя, с – конец дождя); 2 – скорость автомобиля

V; 3 – коэффициент скольжения (точка d при λ=0,2-0,25; точка е при λ=1,0)

50